石家莊嶺底西山地質環境恢復治理

賈玉琴

(華北有色工程勘察院有限公司， 河北 石家莊 050021)

0 引 言

石家莊西部山前區是西部太行山生態綠色屏障區和中部中心城市及近郊生態環境綜合整治區的緩沖區，是石家莊市城市環境的大背景，對于石家莊市及西部山前區的生態環境有著至關重要的影響。

過去對西部山區礦產資源的開發利用為石家莊市乃至河北的經濟發展做出了重大的貢獻，同時無序的開發利用已經造成了該區嚴重的地質、生態、環境等問題，嚴重的影響了石家莊市西部山前區的開發建設，不能滿足石家莊市對整個西部山前區的環境要求，因此對西部山區礦山的恢復治理是大勢所趨。

嶺底西山礦區作為其中典型的露天采場，因采礦產生大量爆破裂隙，再加上卸荷裂隙、風化裂隙，將巖體切割成楔形體、散體狀等危巖，嚴重影響了邊坡的穩定性，引發邊坡崩塌、錯落等一系列地質災害隱患；同時采礦遺留的剝離物、尾礦、廢渣等無序堆積，采坑遍布，使當地生態環境及景觀環境遭到嚴重破壞。

1 工程地質概述

1.1 地形、地貌

嶺底西山礦區隸屬太行山脈，高程180～340.8 m。區內溝谷發育，溝谷多呈較寬闊U形，有大的溝谷4處，有大的山坡4處。區內大部分基巖裸露，山坡坡度多在20°～40°，部分地段由于采空塌陷和露天開采形成陡崖和高邊坡，其最大高差約60 m。礦區外東側附近是坡積、沖洪積形成的山前傾斜平原，地面標高在160～200 m之間。

1.2 地層及巖性

嶺底西山礦區主要出露地層依次為上元古界甘陶河群南寺組第三段第一亞段和滑石蝕變閃長巖，山坡和坡麓地帶還分布有第四系殘坡積物。南寺組第三段第一亞段巖性主要為白云巖、變質砂巖和板巖互層。蝕變閃長巖受構造控制順層侵入于白云巖，呈現條帶狀分布，閃長巖兩側白云巖蝕變為鈣質滑石巖、滑石白云巖和滑石蝕變閃長巖。第四系松散巖巖性為含碎石黏性土和含黏性土碎石，為殘坡積、坡洪積類型。

1.3 地質構造

鹿泉市處在山西地臺隆起、井徑凹陷東北邊緣、贊皇隆起北部，其構造以線性褶皺為主，并伴隨走向斷裂。礦區地質構造較簡單，其基本形態為走向SW-NE、傾向為北西的單向構造，地層產狀較平緩，傾角30°～40°。礦區地段有小型褶皺，節理裂隙發育三組，裂隙開啟度較小，延伸長度不大。人工開采邊坡和平硐采空區，卸荷裂隙較發育。

2 地質災害隱患類型

由于該礦區亂采濫掘，開采的時間長且毫無秩序，故存在的病害以坡體穩定問題、地面塌陷、危巖體、危石為主，亂采濫掘亂爆破后形成的新地貌雜亂無章。歸納起來，主要有如下幾種類型的病害。

(1) 危巖體。由于巖石自身的結構和爆破成坡時的諸多因素，加之無序開采，造成該區采場邊坡、采坑坑壁、采硐硐壁多處出現“探頭”式倒坡現象和危巖體。而這部分巖體有的已經出現了松動現象，巖體規模較大，一旦崩落，將直接危及生命財產安全。

(2) 危石。本區有大量危石分布，一旦刮風下雨或受到外部應力作用，將直接危及行人及附近居民安全。

(3) 廢石棄渣。礦區廢石棄渣有很大一部分堆放于坡腳和采場邊緣，一是壓占部分土地資源，并且部分棄渣堆放形成高陡砍，隨時可能坍塌；二是降雨和地表徑流對垃圾沖刷、過濾，浸出有害物質，隨水流入土壤和地下水對土壤和地下水造成的污染。

(4) 植被破壞。亂采濫掘后造成大量白茬面存在，水土保持能力低、山體風化嚴重，植被破壞嚴重。

3 邊坡穩定性預測

根據礦區實際情況，立足于邊坡穩定性現狀，以定性評價為主，即以采用地質綜合分析法為主，輔以巖質邊坡容許坡度經驗法、赤平極射投影法,對該礦區采場16的邊坡穩定性進行綜合評價。

(1) 地質綜合分析法。根據現場調查，采場16斜坡坡角69°，高度50 m；邊坡為巖質邊坡，巖性主要白云巖，巖體較完整，巖體致密堅硬，錘擊聲脆。巖石風化成度為中等風化，在自然條件下坡體(巖體)穩定性良好。局部邊坡巖體由于節理切割呈鑲嵌狀，在坡角處局部可見少量崩塌物。綜上所述，預測采場16斜坡處于基本穩定狀態。

(2) 巖質邊坡容許坡值。采場16巖體為中等風化，節理裂隙很少，巖體較完整，節理主要為分布于坡面的爆破裂隙。根據巖質邊坡容許坡值及經驗法可得出邊坡高度40 m以內坡度經驗允許坡度63°～73°，采場16邊坡的高度大于40 m，國內沒有相關經驗參考數據。從現場調查來看，邊坡從形成到現在已經過去了幾十年，采場邊坡仍處于基本穩定狀態，僅坡面局部地段分布一些危巖，坡底偶見少量崩塌物。綜合分析預測該采場邊坡在自然條件下處于基本穩定狀態。

(3) 采場16邊坡赤平極射投影圖見圖1，結構面及其組合交棱線與傾向、傾角的關系見表1和表2。

表1 采場16結構面

分析可知，該邊坡為反向邊坡，坡體基本穩定；由于人工爆破及節理切割，在坡面上存在少量危巖，為基本穩定坡。

圖1 采場16邊坡赤平極射投影

組合交棱線傾向/(°)傾角/(°)P—L11711P—L21907P—L317638L1—L2207L1—L321920L2—L316140

4 治理工程措施

經過詳細調查和邊坡穩定性預測，最終確定采用如下技術措施對嶺底西山進行地質環境治理：

(1) 首先對采場邊坡危巖體、坡面浮石及危石進行清理;

(2) 采場邊坡危巖體很大且不穩定，刷方無法進行，采用預應力錨索進行加固；

(3) 有規模較大的危巖體，清理后會影響到上級或下級坡體的穩定時，采用錨桿加固；

(4) 巖面破碎但無整體坍塌，局部有滾石時，采用SNS柔性主動防護網防護；

(5) 對修整后的坡面及地面，進行植樹、 植草綠化，恢復植被，美化環境。

其中技術難度最大的治理措施是預應力錨索和SNS柔性主動防護網。

4.1 預應力錨索

預應力錨索的結構如圖2所示，其施工技術要求及設計參數如下：

(1) 施工順序應先施工錨索，然后鑿出巖坑，再放置鋼板，最后錨索張拉、鎖定，封閉錨頭；

(2) 錨墩采用25 cm×25 cm×2.5 cm鋼板，以C20砼封閉，厚10 cm，整個錨墩嵌入坡體中；

(3) 錨索設計荷載為800 kN，鎖定荷載600 kN,張拉分五級進行，分別為設計為荷載的0.25，0.5，0.75，1.0，1.1倍，設計參數見表3；

表3 錨索設計參數

(4) 錨索材料采用高強度、低松弛預應力鋼絞線;

(5) 錨索孔位測放力求準確，偏差不得超過±1 cm，鉆孔傾角允許誤差±2°;

(6) 錨索終孔孔徑均為130 mm(90 mm)，成孔后的孔徑不得小于該值;

(7) 錨索(桿)孔內灌注水泥砂漿，水灰比0.4～0.45，灰砂比1∶1，砂漿體強度不低于30 MPa。采用從孔底到孔口返漿式注漿，注漿壓力不低于0.25 MPa。

圖2 預應力錨索結構

4.2 SNS柔性主動防護網

SNS柔性主動防護網的結構如圖3所示。

(1) 清除坡面防護區域內的危石及浮石，對不利于施工安裝和影響系統安裝后正常功能發揮的局部地形(局部堆積體和凸起體等)進行適當修整。

(2) 放線測量確定錨桿孔位，在孔間距允許的調整量范圍內,盡可能在低凹處選定錨桿孔位；對非低凹處或不能滿足系統安裝后盡可能緊貼坡面的錨桿孔，應在每一孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環套長度的凹坑，一般口徑20 cm，深20 cm。

(3) 錨桿孔孔深應大于設計錨桿長度5～10 cm,孔徑不小于52 mm； 當局部孔位處因地層松散或破碎而不能成孔時，可以采用斷面尺寸不小于0.4 m×0.4 m的C15砼基礎置換不能成孔的巖土段。

(4) 注漿并插入錨桿，采用標號不低于M20的水泥砂漿，宜用灰砂比1∶1～1∶1.2、水灰比0.45～0.50的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50的純水泥漿，水泥宜用42.5普通硅酸鹽水泥，優先選用粒徑不大于3 mm的中細砂。

(5) 安裝縱橫向張拉繩,張拉緊后兩端各用2～4個繩卡與錨桿外露環套固定連接。

(6) 從上向下鋪掛格柵網，格柵網間重疊寬度不小于5 cm,兩張格柵網間以及必要時格柵網與張拉繩間用Φ1.5 mm鐵絲進行扎結，當坡度小于45°時,扎結點間距一般不得大于2 m，當坡度大于45°時，扎結點間距一般不得大于1 m。

(7) 從上向下鋪設鋼繩網并縫合,縫合繩為Φ8 mm鋼繩，每張鋼繩網均用一根長約31 m(或27 m)的縫合繩與四周支撐繩進行縫合并預張拉,縫合繩兩端各用兩個繩卡與網繩進行固定聯結。

圖3 SNS主動防護網結構

5 結 論

對石家莊西部山前嶺底西山礦區地質環境現狀進行了詳細的調查，確定了地質災害隱患的類型，以消除災害為先，防治與恢復并重為指導思想，遵循“動態設計，信息化施工”的原則，進行了設計和施工。目前該工程已實施完畢，地質環境已得到較好的修復。本工程為石家莊建設西部太行山生態綠色屏障區及近郊生態環境綜合整治區的緩沖區奠定了基礎。

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